DD278453A1 - CIRCUIT ARRANGEMENT FOR GENERATING INTERMEDIATE CIRCUIT VOLTAGE FOR TRANSISTOR MEMBERS - Google Patents

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DD278453A1 DD32355388A DD32355388A DD278453A1 DD 278453 A1 DD278453 A1 DD 278453A1 DD 32355388 A DD32355388 A DD 32355388A DD 32355388 A DD32355388 A DD 32355388A DD 278453 A1 DD278453 A1 DD 278453A1
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Thomas Goetze
Rainer Endesfelder
Peter Rochlitzer
Kurt Haberland
Diethart Eiser
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Numerik Karl Marx Veb
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Abstract

Schaltungsanordnung zur Erzeugung der Zwischenkreisspannung fuer Transistorstellglieder. Die Erfindung bezieht sich auf das Gebiet der elektrischen Leistungstechnik, und ihre Anwendung ist in Leistungsteilen des Versorgungsmoduls fuer Transistorstellglieder in Antriebssteuerungen moeglich. Wesentliche Merkmale der Erfindung sind das Anschliessen eines gemeinsamen Hochlastwiderstandes (RL) fuer die Einschaltstrombegrenzung, den Chopperbetrieb, die Schnellentladung der Zwischenkreiskapazitaet und die Havariebremse direkt an einen ersten Ausgang (GA 1) einer Eingangsgleichrichtereinheit (EGE), an dem ueber einen ersten Schalter (ASE) fuer einen Transistor (V 3), eine weitere Diode (V 2) und die Zwischenkreiskapazitaet (ZK) liegen. Eine Verbindung des zweiten Ausganges (GA 2) der Eingangsgleichrichtereinheit (EGE) besteht mit der Ansteuereinheit, dem Transistor, der zweiten Diode ueber einen zweiten Schalter (K 2) und der Zwischenkreiskapazitaet. FigurCircuit arrangement for generating the intermediate circuit voltage for transistor actuators. The invention relates to the field of electrical power engineering, and its application is possible in power parts of the supply module for transistor actuators in drive controls. Essential features of the invention are the connection of a common high-load resistor (RL) for inrush current limiting, the chopper operation, the fast discharge of the DC link and the emergency brake directly to a first output (GA 1) of an input rectifier unit (EGE) to which via a first switch (ASE ) for a transistor (V 3), another diode (V 2) and the Zwischenkreiskapazitaet (ZK) are. A connection of the second output (GA 2) of the input rectifier unit (EGE) consists of the drive unit, the transistor, the second diode via a second switch (K 2) and the DC link capacitance. figure

Description

Darlegung des Wesens der ErfindungExplanation of the essence of the invention

Es ist Aufgabe der Erfindung, eine Schaltungsanordnung zur Erzeugung der Zwischenkreisspannung für Transistorsiellglieder zu schaffen, die, bestehend aus einer Eingangsgleichrichtereinheit und einer Zwischenkreiskapazität, die Einschaltstrombegrenzung, den Chopperbetrieb, die Schnellentladung der Zwischenkreiskapazität und die Havariebremse ermöglicht.It is an object of the invention to provide a circuit arrangement for generating the intermediate circuit voltage for transistor elements, which, consisting of an input rectifier unit and a DC link capacity, the inrush current limiting, the chopper operation, the rapid discharge of the DC link capacitance and the emergency brake allows.

Erfindungsgemäß wird die Aufgabe dadurch gelöst, daß am ersten Ausgang der Eingangsgleichrichtereinheit direkt ein gemeinsamer Hochlastwiderstand für die Einschaltstrombegrenzung, den Chopperbetrieb, die Schnellentladung der Zwischenkreis! apazität und die Havariebremse liegt. Des weiteren sind mit diesem ersten Anschluß der Eingangsgleichrichtereinheit über einen ersten Schalter einer Schaltereinheit, der eine erste Diode antiparallel geschaltet ist, eine Ansteuereinheit, der Anodenanschluß einer zweiten Diode und die Zwischenkreiskapazität verbunden. Die Ansteuereinheit ist mit der Basis eines Transistors gekoppelt, dessen Kollektor an einem weiteren Anschluß des gemeinsamen Hochlastwiderstandes liegt und die zweite Diode ist mit dem Kollektor des Transistors verbunden. Zum anderen Ausgang der Eingangsgleichrichtereinheit sind ein weiterer Anschluß der Ansteuoreinheit, der Emitteranschluß des Transistors, der Kathodenanschluß der zweiten Diode über einen zweiten Schalter der Schalteinheit und ein weiterer Anschluß der Zwischenkreiskapazität geführt.According to the invention the object is achieved in that at the first output of the input rectifier unit directly a common high load resistor for the inrush, the chopper operation, the rapid discharge of the DC bus! capacity and the emergency brake. Furthermore, a drive unit, the anode terminal of a second diode and the DC link capacitance are connected to this first terminal of the input rectifier unit via a first switch of a switch unit, which is connected in anti-parallel with a first diode. The drive unit is coupled to the base of a transistor whose collector is connected to another terminal of the common high-load resistor and the second diode is connected to the collector of the transistor. To the other output of the input rectifier unit, a further terminal of the Ansteuoreinheit, the emitter terminal of the transistor, the cathode terminal of the second diode via a second switch of the switching unit and a further connection of the DC link capacitance are performed.

<\usführungsbeispiel<\ Usführungsbeispiel

Die Erfindung soll nachstehend an einem Ausführungsbeispiel näher erläutert werden. Die Zeichnung zeigt eine Anordnung für einen Zwischenkreis :'nter Anwendung der erfindungsgemäßen Lösung.The invention will be explained in more detail below using an exemplary embodiment. The drawing shows an arrangement for a DC link: 'nter application of the solution according to the invention.

An einen ersten Eingang GA1 einer Eingangsgleichrichtereinheit EGE mit einer Eingangsspannung UE sind direkt ein gemeinsamer Hochlastwiderstand RL und über den ersten Schalter K1 einer Schalteinheit, dem eine erste Diode V1 antiparallel geschaltet ist, eine Ansteuereinheit ASE, die Anode einer zweiten Diode V2 und eine Zwischenkreiskapazität ZK angeschlossen, an deren Anschlüssen die Ausgangsspannung UA abfällt.To a first input GA1 an input rectifier unit EGE with an input voltage UE are directly a common high load resistor RL and via the first switch K1 a switching unit, which is connected in anti-parallel to a first diode V1, a drive unit ASE, the anode of a second diode V2 and a DC link capacitance ZK connected, at whose terminals the output voltage UA drops.

Die Ansteuereinheit ASE ist mit der Basis eines Transistors gekoppelt, dessen Kollektor mit einem weiteren Anschluß des Hochlastwiderstandes RL und der Kathode der zweiten Diode V 2 verbunden ist. Ein weiterer Anschluß der Ansteuereinheit ASE, der Emitteranschluß des Transistors V3, über einen zweiten Schalter K2 der Schalteinheit die Kathode der zweiten Diode V2 und ein weiterer Anschluß der Zwischenkreiskapazität ZK sind zu einem zweiten Ausgang GA2 der Eingangsgleichrichtereinheit EGE geführt.The drive unit ASE is coupled to the base of a transistor whose collector is connected to a further terminal of the high-load resistor RL and the cathode of the second diode V 2. Another terminal of the drive unit ASE, the emitter terminal of the transistor V3, via a second switch K2 of the switching unit, the cathode of the second diode V2 and another terminal of the DC link capacitance ZK are guided to a second output GA2 of the input rectifier unit EGE.

Die Anordnung arbeitet auf folgender Weise.The arrangement works in the following way.

Bei der Begrenzung des Einschaltstromes fließt über den Hochlastwiderstand RL uno die zweite Diode der Ladestrom und lädt die Zwischenkreiskapazität ZK auf. Beim Erreichen eines festgelegten Wertes durch die Spannung an der Zwischenkreiskapazität wird der erste Schalter K1 der Schalteinheit, beispielsweise eines Schützes, geschlossen. Im Einschaltmoment wird der Ladestrom durch den Hochlastwiderstand auf den maximalen Nennstrom begrenzt. Während des Chopperbetriebes bleibt der erste Schalter K1 geschlossen. Wenn die Spannung an der Zwischenkreiskapazität durch das Abbremsen des Motors sehr ansteigt, wird der Transistor V3 angesteuert und die zurückgeführte Energie über den Hochlastwiderstand RL abgebaut. Die zweite Diode V2 wirkt dabei als Freilaufdiode für den induktiven Anteil von RL. Zur Schnellentladung der Zwischenkreiskapazität ZK nach dem Abschalten des Versorgungsmoduls öffnet der erste Schalter K1, und der zweite Schalter K 2 schließt. Dadurch wird die Zwischenkreiskapazität über die erste Diode V1 und den Hochlastwiderstand RL schnell entladen. Bei einer Havariobrernsung nach dem Abschalten des Versorgungsmoduls öffnet der erste Schalter K1, und der zweite Schalter K 2 schließt. Danach wird über die erste Diode V1 und die Freilaufdiode im Transistorstellglied der Hochlastwiderstand RL an die Motorklemmen geschaltet und der Motor so abgebremst. Durch eine Nutzung der Bauelemente für unterschiedliche Funktionen und die schaltungstechnische Anordnung der ersten und zweiten Diode V1, V2 für den Einsatz eines aus zwei Dioden in einem Gehäuse bestehenden Diodenmoduls wird eine wesentliche Volumenreduzierung des Versorgungsmoduls erreicht. Gleichzeitig werden Schaltungsanordnungen eingespart, wie Lade- und Havarieschaltung, die bisher extern untergebracht werden mußten.When limiting the inrush current flows through the high load resistor RL uno the second diode charging current and charges the DC link capacitance ZK. When a specified value is reached by the voltage at the DC link capacitance, the first switch K1 of the switching unit, for example a contactor, is closed. At the moment of switch-on, the charging current is limited to the maximum rated current by the high-load resistor. During chopper operation, the first switch K1 remains closed. When the voltage at the DC link capacitance increases greatly due to the deceleration of the motor, the transistor V3 is driven and the recirculated energy is dissipated via the high load resistor RL. The second diode V2 acts as a freewheeling diode for the inductive component of RL. For quick discharge of the DC link capacitance ZK after switching off the supply module opens the first switch K1, and the second switch K 2 closes. As a result, the DC link capacitance is rapidly discharged via the first diode V1 and the high load resistor RL. In a Havariobrernsung after switching off the supply module opens the first switch K1, and the second switch K 2 closes. Thereafter, the high load resistor RL is connected to the motor terminals via the first diode V1 and the freewheeling diode in the transistor actuator and the motor braked so. By using the components for different functions and the circuit arrangement of the first and second diode V1, V2 for the use of a two diodes in a housing diode module, a significant reduction in volume of the power supply module is achieved. At the same time circuitry is saved, such as charging and emergency circuit, which previously had to be accommodated externally.

Claims (1)

Schaltungsanordnung zur Erzeugung der Zwischenkreisspannung für Transistorstellglieder, die aus einer Eingangsgleichrichtereinheit und einer Zwischenkreiskapazität besteht, gekennzeichnet dadurch, daß am ersten Ausgang (GA 1) der Eingangsgleichrichtereinheit (EGE) direkt ein gemeinsamer Hochlastwiderstand (RL) für die Einschaltstrombegrenzung, den Chopperbetrieb, die Schnellentladung der Zwischenkreiskapazität und die Havariebremse und über einen ersten Schalter (K 1) einer Schalleinhoit mit einer ersten antiparallelen Diode (V 1), eine mit der Basis eines durch den Kollektor an den gemeinsamen Hochlastwiderstand (Rl.) angeschlossenen Transistor (V3) gekoppelte Ansteuereinheit (ASE), der Anodenanschluß einer zweiten, mit dem Kollektor des Transistors (V3) verbundene Diode (V2) und die Zwischenkreiskapazität (ZK) liegen und zum anderen Ausgang (GA2) der Eingangsgleichrichtereinheit (EGE) ein weiterer Anschluß der Ansteuereinheit (ASE), der Emitteranschluß des Transistors (V3), der Kathodenanschluß der zweiten Diode (V2) über einen zweiten Schalter (K2) der Schalteinheit und ein weiterer Anschluß der Zwischenkreiskapazität (ZK) geführt sind.Circuit arrangement for generating the intermediate circuit voltage for transistor actuators, which consists of an input rectifier unit and a DC link capacitance, characterized in that at the first output (GA 1) of the input rectifier unit (EGE) directly a common high load resistor (RL) for the inrush current limiting, the chopper operation, the rapid discharge of the DC link capacitance and the emergency brake and via a first switch (K 1) a sound input with a first anti-parallel diode (V 1), one with the base of a by the collector to the common high load resistor (Rl.) Connected transistor (V3) coupled drive unit (ASE ), the anode terminal of a second connected to the collector of the transistor (V3) diode (V2) and the DC link capacitance (ZK) and the other output (GA2) of the input rectifier unit (EGE) another terminal of the drive unit (ASE), the emitter terminal of the transistor (V3), the cathode terminal of the second diode (V2) via a second switch (K2) of the switching unit and a further connection of the DC link capacitance (ZK) are guided. Hierzu 1 Seite ZeichnungFor this 1 page drawing Anwendungsgebiet der ErfindungField of application of the invention Die Erfindung bezieht sich auf das Gebiet der elektrischen Leistungstechnik und ihre Anwendung ist in Leistungsteilen des \/ersorgungsmoduls für Transistorstellglieder in Antriebssteuerungen möglich und zweckmäßig.The invention relates to the field of electrical power engineering and its application is possible and expedient in power parts of the transistor actuator supply module in drive controls. Charakteristik des bekannten Standes der TechnikCharacteristic of the known state of the art In Leistungsteilen für Versorgungsmodule von Transistorstellgliedorn müssen verschiedene Funktionen realisiert werden, wozu ein Zwischenkreis dient. Durch die im Versorgungsmodul und in den einzelnen Achsmodulen vorhandenen Kondensatoren entstehen beim Einschalten der Anlage sehr hohe Ladeströme. Um diese Einschaltströme zu begrenzen, muß dehalb während des Auf ladens ein spezieller Ladewiderstand vorgeschaltet werden. Des weiteren muß bei einer Steuerung von Lasten mit einem großen Trägheitsmoment und/oder Tiit hoher Drehzahl beim Bremsen entstehende Energie beseitigt werden, weil die in das Versorgungsmodul zurückgeführte Energie nicht mehr vom Zwischenkreiskondensator aufgenommen werden kann. Zur Umsetzung dieser Energie in Wäime muß deshalb ein weiterer Widerstand angeordnet werden, damit es im Zwischenkreis zu keiner Spannungsüberhöhung kommt. Ein dritter Widerstand wird als Entladewiderstand benötigt, um nach dem Abschalten des Versorgungsmoduls die in den Kondensatoren gespeicherte Spannung schnellstmöglich abzubauen. Zur Realisierung einer Havariebremse muß schließlich ein vierter Widerstand vorhanden sein, um ein NOT-AUS-FALL den Bremsweg des Motors zu minimieren.In power parts for supply modules of Transistorstellgliedorn different functions must be realized, which serves a DC link. The capacitors present in the supply module and in the individual axis modules cause very high charging currents when the system is switched on. In order to limit these inrush currents, a special charging resistor must therefore be connected upstream during charging. Furthermore, in a control of loads with a large moment of inertia and / or Tiit high speed braking energy must be removed because the energy returned to the supply module can no longer be absorbed by the DC link capacitor. To implement this energy in Wäime therefore another resistor must be arranged so that there is no voltage overshoot in the DC bus. A third resistor is required as a discharge resistor in order to reduce the voltage stored in the capacitors as quickly as possible after switching off the supply module. Finally, in order to realize an emergency brake, there must be a fourth resistor to minimize an EMERGENCY STOP CASE of the motor braking distance. Aus der DD-PS 243153; H 02 M 5/42 ist eine Schaltungsanordnung zur Bremsstromregelung und Ladestrombegrenzung von Wechselrichtern mit Spannungszwischenkreis oekannt, die bei Umrichtern anwendbar ist, bei denen die Bremsung der Drehstrommaschine über im Zwischenkreis angeordnete Bremschopper erfolgt. Die Schaltungsanordnung ist sowohl für die Ladestrombegrenzung und als auch Bremsstromregelung gemeinsam nutzbar und schützt den Zwischenkreiskondensator vor Stoßstrombelastungen. In einer Reihenschaltung ist ein Entkopplungselement zwischen dem Zwischenkreiskondensator und einem Begrenzungswiderstand eingefügt, der für den Aufladevorgang des Zwischenkreiskondensators und für den Bremsvorgang gemeinsam wirksam wird. In der DE-OS 3037503; H 02 M 7/757 ist ein Halbleiterstromrichter beschrieben, der mehrfach zum Steuern eines Antriebsmotors angeordnet ist. Diese Stromrichtereinheiten werden von einer gemeinsamen Wechselstromquelle gespeist, und ihre Gleichspannungsausgänge sind in Reihe geschaltet und mit Gleichstromsammelschienen verbunden. An diese Schienen ist eine Reihenschaltung von Widerständen angeschlossen, die zur Aufnahme eines Teiles der Rückspeiseenergie dienen, wenn der Stromrichter im Wechselrichterbetrieb arbeitet. Eine weitere Lösung für eine Antriebssteuerung mit !'ilbleiter-Stromrichterainheiten enthält die DE-OS 3037551; H 02 M 7/757, bei der eine Reihenschaltung aus einem Thyristor und einem Widerstand an dio Gleichspannungsausgänge mindestens einer Stromrichtereinheit angeschlossen ist. Im Rückspeisebetrieb wird dann dieser Thyristor gezündet, um die zugehörige Stromrichtereinheit zu sperren und das Fließen eines Stromes durch den in Reihe mit dem Thyristor liegenden Widerstand zu ermöglichen.From DD-PS 243153; H 02 M 5/42 is a circuit arrangement for braking current control and charging current limit of inverters with voltage intermediate circuit oekannt, which is applicable to converters in which the braking of the three-phase machine via arranged in the intermediate circuit brake chopper. The circuit arrangement can be used jointly for charging current limiting and braking current control and protects the DC link capacitor against surge current loads. In a series circuit, a decoupling element between the intermediate circuit capacitor and a limiting resistor is inserted, which is effective for the charging of the DC link capacitor and for the braking operation together. In DE-OS 3037503; H 02 M 7/757 a semiconductor converter is described, which is arranged several times for controlling a drive motor. These converter units are powered by a common AC source and their DC outputs are connected in series and connected to DC busbars. Connected to these rails is a series of resistors which serve to receive a portion of the regenerative energy when the inverter is operating in inverter mode. Another solution for a drive control system with semiconductor converter units is DE-OS 3037551; H 02 M 7/757, in which a series connection of a thyristor and a resistor is connected to the DC voltage outputs of at least one converter unit. In regenerative operation, this thyristor is then fired to block the associated power converter unit and to allow a current to flow through the resistor in series with the thyristor. Nachteilig bei allen bekannten Lösungen ist das Anordnen von separaten Widerstandsschaltungen für das Realisieren der im Versorgungsmodul von Leistungsteilen für Transistorstellglieder notwendigen Funktionen, wie Einschaltstrombegrenzung, Chopperbetrieb, Schnellentladung des Zwischenkreiskondensators und Havariebremse und der damit verbundene hohe schaltungstechnische Aufwand.A disadvantage of all known solutions is the arrangement of separate resistance circuits for the realization of the necessary in the supply module of power units for transistor actuators functions, such as inrush current, chopper operation, fast discharge of the DC link capacitor and emergency brake and the associated high circuit complexity. Ziel der ErfindungObject of the invention Ziel der Erfindung ist es, bei einer Schaltungsanordnung zur Erzeugung der Zwischenkreisspannung für Transistorstellglieder den Aufwand zur Realisierung aller notwendigen Funktionen zu verringern.The aim of the invention is to reduce the cost of implementing all the necessary functions in a circuit arrangement for generating the intermediate circuit voltage for transistor actuators.
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